Вторая фаза научной революции (1540-1650)

Глава 1. Развитие науки

Научная революция. Эпоха Возрождения (кон. XV - 1540 г.)

Эпоха Возрождения изобилует важными описательными трудами, охватывавшими все области человеческого опыта. Широта интересов того времени проявляется в достижениях человека, который сам был олицетворением своего века, - великого универсала-инженера, ученого и художника Леонардо да Винчи. Двумя величайшими победами этой эпохи было понятное изложение системы небес, в центре которой находилось Солнце, - системы Коперника в его труде «Об обращении небесных сфер» и первая подробная анатомия человеческого тела, показанная в сочинении Везалия; работы опубликованы одновременно в 1543 году [3, С. 51]. В них впервые было показано, как выглядят небесные сферы или человеческое тело для того, кто имеет достаточно пытливый взор, чтобы видеть самому, а не смотреть сквозь очки античного авторитета. Они были выдвинуты и с самого начала приняты новым светским обществом, также учившимся наблюдать и экспериментировать. Только позднее, когда начали выявляться политические последствия нового взгляда, власти испугались и попытались, хотя уже было поздно, помешать его распространению.

За этими важнейшими трудами последовали многие другие, касающиеся различных областей созданного и естественного, которыми пренебрегали древние. Среди них «Пиротехника» Бирингуччо (1480-1539), изданная в 1540 г. [4, С. 51], в которой описываются металлическая, стекольная и химическая промышленности, и «О природе ископаемых» Георга Бауэра или Агриколы (1490-1555), вероятно, наилучший по тому времени трактат по технике, ибо в нем описывались не только минералы и металлы, но также и практика и даже экономика горнорудного дела. Позднее в таких книгах, как труды Геснера (1516-1565), Ронделэ (1507-1566) и Белона (1517-1564), появилось много великолепных описаний животных и растений как Старого, так и Нового Света. К ним можно также добавить бесчисленные отчеты об исследованиях новых стран, в том числе «Письма» Америго Веспуччи, появившиеся в 1504 году, что привело, без достаточных на то оснований, к присвоению вновь открытому континенту его имени, и первый отчет Пигафетты о кругосветном путешествии Магеллана в 1519-1522 годах.[4, С. 212]

Первоначальная фаза научной революции была скорее фазой описаний и критики, чем конструктивной мысли. Такая мысль должна была прийти позже. Сначала идет исследование широких горизонтов и опровергаются старые авторитеты. Совершенствование мастерства и технических приемов обусловило позитивные стимулы и материальные средства для прогресса науки.

Революция Коперника. Не случайно, что именно в области астрономии, столь тесно связанной с географией, произошел первый и в некоторых отношениях важнейший переворот. Переворот этот был вызван ясным и подробным описанием Коперником вращения Земли вокруг своей оси и движения ее вокруг неподвижного Солнца. Описательная астрономия была в то время единственной наукой, накопившей достаточно наблюдений и развившей достаточно точные математические методы, позволяющие ясно излагать гипотезы и проверять их с помощью цифровых вычислений. Все это само по себе могло бы и не привести еще к сколько-нибудь радикальному прогрессу.

Практическим стимулом послужила осознанная церковью необходимость реформировать календарь. Старый юлианский календарь, установленный еще Юлием Цезарем, к тому моменту уже явно устарел. Для его исправления требовались точные вычисления истинной продолжительности года. До этих пор при расчете движения небесных тел и, соответственно, длительности года пользовались вычислениями греческого математика Птолемея (II в. н. э.), которые подразумевали, что небесные тела вращаются вокруг неподвижной Земли. Чтобы получить точное представление, т. е. соответствие предполагаемого движения планет реальным наблюдениям, Птолемей разработал геометрическую схему концентрических кругов и эпициклов, окружностей на окружностях. По мере того как в течение позднего Средневековья наблюдения проводились все более тщательно, приходилось добавлять новые эпициклы; схема становилась пугающе сложной, но при этом все же не обеспечивала нужной точности. Коперник решительно разрубил этот проблемный узел, предложив новую модель мироздания с Солнцем в центре и Землей, которая вращается вокруг Солнца в годовом цикле и вокруг своей оси - в дневном. [1, С. 211]

Коперник внес в астрономию новый критический дух, правильную оценку эстетической формы и вдохновение заново отредактированных текстов античных авторов, которые могли быть использованы и для сопоставления взглядов древних авторитетов. [4, С. 224]

Создание гелиоцентрической системы мира явилось результатом долголетнего труда Коперника. Он начал с попыток усовершенствовать геоцентрическую систему мира, изложенную в «Альмагесте» Птолемея. Многочисленные работы в этом направлении до Коперника сводились или к более точному определению элементов тех деферентов и эпициклов, посредством которых Птолемей представил движения небесных тел, или к добавлению новых эпициклов. Коперник, поняв зависимость между видимыми движениями планет и Солнца, хорошо известную ещё Птолемею, на этой основе построил гелиоцентрическую систему мира. Благодаря ей правильное объяснение получил ряд непонятных с точки зрения геоцентрической системы закономерностей движения планет (следует заметить, что впервые идею о вращении Земли вокруг Солнца высказал около 280 г. до н.э. греческий астроном Аристарх Самосский). Таблицы, составленные Коперником, много точнее таблиц Птолемея, что имело большое значение для быстро развивавшегося тогда мореплавания. Широкое их использование способствовало распространению гелиоцентрической системы мира.

Результаты труда были обобщены Коперником в сочинении «Об обращениях небесных сфер», опубликованном в 1543 г., незадолго до его смерти. Коперник развил новые философские идеи лишь в той мере, в какой это было необходимо для очередных практических нужд астрономии. Он сохранил представление о конечной Вселенной, ограниченной сферой неподвижных звёзд, хотя в этом уже не было необходимости (существование и конечные размеры сферы неподвижных звёзд были лишь неизбежным следствием представления о неподвижности Земли). Коперник стремился прежде всего к тому, чтобы его сочинение было столь же полным руководством к решению всех астрономических задач, каким было «Великое математическое построение» Птолемея. Поэтому он сосредоточил внимание на усовершенствовании математических теорий Птолемея.[5]

Значение гелиоцентрической системы состояло в том, что Земля, считавшаяся раньше центром мира, низводилась на положение одной из планет. Возникла новая идея - о единстве мира, о том, что «небо» и «земля» подчиняются одним и тем же законам.

Вторая фаза научной революции (1540-1650)

Этот период в исторической науке не получил соответствующего наименования. В области науки этот период ознаменовался первым значительным торжеством нового опытного, экспериментального подхода к явлениям. Непосредственным началом этого периода следует считать впервые сформулированное Коперником разъяснение солнечной системы, концом же его - утверждение этой системы, невзирая на осуждение церкви, благодаря трудам Галилея. К этому же периоду относится данное Гильбертом в 1600 году определение Земли как магнита и открытие в 1628 году Гарвеем кровообращения. В это же время были впервые применены два величайших изобретения, расширивших возможности наблюдения природы, - телескоп и микроскоп. [4, С. 224]

С экономически точки зрения в это время преимущества получили такие страны как, - сначала Голландия, а затем и Англия. Это было обусловлено развитием новых морских путей и упадком старых, в которых важную роль играла континентальная Европа, а именно Германские земли и Италия. Именно Голландия и Англия, также сюда можно отнести и северную Францию стали объектом притяжения ремесленников из Италии, которые принесли с собой достижения эпохи Возрождения. Движущей силой развития была богатевшая буржуазия, захватившая власть в Голландии и Англии.

Основными вопросами эпохи были вопросы связанные с астрономией, решение которых могло использоваться в мореплавании. Важнейшим объектом изучения стал такой сложный механизм как человеческое тело.

Обоснование солнечной системы. Теории Коперника в ее первоначальном виде недоставало точного описания орбит планет - что еще предстояло сделать астрономам, - а также убедительных аргументов для объяснения невоспринимаемости движения Земли - задача, которая предполагала создание новой науки - динамики.

Первым, кто по-настоящему оценил значение работы Коперника, был итальянский учёный Джордано Бруно, заплативший жизнью за свою отважную борьбу против церковного схоластического мракобесия, и в частности за защиту, гелиоцентрической системы, его сожгли в Риме в 1600 г. Бруно заставил людей думать и спорить о теории Коперника. На каждого католика, напуганного его казнью, приходилось, по видимому, столько же протестантов, вдохновленных его подвигом. [4, С. 230]

Учение Коперника получило новое математическое подтверждение в трудах немецкого астронома Иоганна Кеплера. Имея в своем распоряжении материалы наблюдений последнего, - проведя множество новых исследований, Кеплер блестяще развил «коперникову астрономию». [2, С. 110] Важнейшими аргументами в пользу гелиоцентрической системы явились знаменитые законы Кеплера. Солнце, по Кеплеру, является источником силы, движущей планеты.

В XVI в. появляется телескоп, что послужило решающим фактором в пользу признания нового взгляда на строение неба. Появилось средство, позволяющее каждому желающему взглянуть на Солнце, Луну и другие планеты. Появилось средство тщательного исследования небесных тел.

Телескопу было суждено стать одним из самых величайших приборов этого периода. И одним из первых учёных, использовавших новое устройство, был Галилео Галилей. В 1610-1611 гг. была опубликована его работа «Звездный вестник», где он сообщал о своих первых астрономических открытиях, сделанных при помощи сконструированного им телескопа. Характерно, что этот труд и последующие работы Галилея, где содержалось множество новых открытий (гор и кратеров на поверхности Луны, спутников Юпитера, фаз Венеры, солнечных пятен, вращения Солнца и т. д.), получили признание даже в церковных кругах, которые до поры до времени терпели приверженность ученого к гелиоцентрической системе. Папа Урбан VIII считался другом Галилея. Однако доминиканцы и иезуиты оказались сильнее непрочного папского покровительства. По их доносу в 1633 г. Галилей был предан суду инквизиции в Риме и чуть было не разделил участи Бруно. Лишь ценой отречения от своих взглядов он спас жизнь. Учение о движении Земли было объявлено ересью.

Галилей своей деятельностью обеспечил торжество гелиоцентрической системы. Его открытия стали составной частью физики и послужили основанию научного естествознания.

Физика и Математика. Не смотря на наблюдательные доказательства гелиоцентрической системы возникли новые вопросы, а как такая система могла существовать, при этом нужно было устранить все возражения выдвинутые против неё. Следовало разъяснить как Земля движется вокруг Солнца без ураганного ветра и почему предметы подброшенные вверх не остаются позади. Все эти вопросы требовали серьёзного изучения свободного движения тел. Начинаются исследования траекторий падения ядер, развивается теория импульса, однако всему этому пока ещё не доставало логического и математического обоснования.

Галилео Галилея можно считать родоначальником экспериментальной физики. Галилео начал подвергать сомнению все общепринятые воззрения, обратившись для этого к помощи нового метода-метода эксперимента. Бросал ли он фактически тяжести с верхушки Пизанской башни или нет, неважно; мы знаем, что для проведения точных измерений падения тел он использовал в своих опытах как маятник, так и наклонную плоскость. [4, С. 234] Галилей создал определённые образцы методов физики, которые использовались и в последующие столетия.

Достижения Галилея были бы не возможны, если бы он не владел бы математическими знаниями. В этой области значительно проявил себя французский математик Франсуа Виет (1540-1603), который практически является основателем элементарной алгебры. Он первый, кто ввёл символическое (буквенное) обозначение как известных величин, так и неизвестных не только в алгебре, но и в тригонометрии. Применение алгебраических методов значительно облегчало расчёты. В 1585 г Фламандским математиком Симоном Стевином были введены дроби, а Джон Непер в 1614 г ввёл логарифмы. Сокращение и упрощение вычислений привело к увеличению количества астрономов и физиков.

Одним из важных открытий можно считать открытие явления магнетизма, опубликованного в 1600 г Уильямом Гильбертом. Появилось совершенно новое предположение о том, что планеты удерживаются на орбитах именно магнитной силой.

Развитие математики главным образом привело к упрощению расчётов, что в свою очередь позволило выполнять больше действий и точнее, из чего вылилось развитие физики и математики.

Анатомия. Ещё в 1543 году фламандский учёный Андреас Везалий выпустил свой известный труд «О строении человеческого тела». Везалий опроверг множество средневековых схоластических представлений об устройстве человеческого организма, однако в своих трудах он не ответил на важный вопрос, связанный с кровообращением.

Разрешить этот вопрос предстояло англичанину Уильяму Гарвею (1578-1657). Он получил образование в Падуе, что дало ему возможность сочетать итальянские традиции в области анатомии с новым увлечением экспериментальной наукой, начинавшим пробивать себе путь в Англии. Гарвей искал объяснение движения крови в теле на основе законов механики. Его труд «Анатомическое исследование о движении сердца и крови животных», опубликованный в 1628 году, представляет собой изложение нового рода анатомии и физиологии. Открытие произвело настоящую революцию в физиологии сродни с той, что произвёл Коперник в астрономии. Гарвей рассматривал тело как гидравлическую машину где нет места духам. Он писал: «Следовательно, сердце есть основа жизни и солнце микрокосма, подобно тому, как Солнце можно назвать сердцем мира. В зависимости от деятельности сердца кровь двигается, оживляется, противостоит гниению и сгущению. Питая, согревая и приводя в движение, кровь - этот божественный очаг - обслуживает все тело; она является фундаментом жизни и производителем всего». [4, С. 239]

Таким образом Гарвей ставил сердце на центральное место в организме, как Солнце во вселенной. Появилась идея организма, как машины. Однако в то время это открытие ещё не повлияло на медицину, но открытие стало основой для «рациональной физиологии», и что важно, появилось представление об организме как о совокупности органов, связанных и питаемых кровеносными сосудами.